主要内容
生物
种群大小、密度和分布
一个生态种群是什么。科学家如何定义并测量种群大小、密度和空间上的分布。
要点
- 人口 由生活在特定区域的给定物种的所有生物组成。
- 人口及其随时间变化的统计研究称为人口统计学。
- 人口的两个重要衡量指标是人口规模（个体数量）和人口密度（单位面积或体积的个体数量）。
- 生态学家使用四边形和标记重捕方法来估计种群的大小和密度。
- 种群中的生物可能以均匀，随机或成团模式分布。 均匀表示种群均匀分布，随机表示种群随机分布，成团表示种群分布成团。
什么是人口？
在日常生活中，我们经常将人口视为居住在特定位置的人口数量，纽约市人口为860万。start superscript, 1, end superscript 内布拉斯加州的莫诺维市人口为1。 试想一下，如果你想搬到那里，可以将莫诺维市的人口翻倍！
在生态学中，种群由生活在给定区域中的特定物种的所有生物组成。 例如，我们可以说一个人类种群居住在纽约市，另一个人类种群居住在格罗斯。 我们可以通过规模来描述这些种群；在谈论城镇时，我们通常用人口来指代；也可以通过人口密度来描述这些人口，单位面积上有多少人？分布是什么？
人口统计学：描述人口及其变化
在许多情况下，生态学家没有研究城镇中的人们。 相反，他们正在研究各种植物，动物，真菌，甚至细菌种群。任何人口的统计研究，无论是人类还是其他人口，都被称为人口统计学。
为什么人口统计学很重要？人口可能由于各种原因而改变其数量和结构，例如年龄和性别分布。这些变化会影响种群与其自然环境和其他物种之间的相互作用。
通过追踪一段时间内的人口，生态学家可以了解这些人口的变化情况，并能预测未来的变化情况。监视种群的大小和结构还可以帮助生态学家管理种群，例如，通过展示保护工作是否正在帮助濒临灭绝的物种数量增加。
在本文中，我们将通过研究人口规模，密度和分布的概念来开始进行人口统计。 我们还将探索生态学家用来确定自然界中这些值的一些方法。
人口规模和密度
为了研究人口统计学，我们首先要从一些基准值开始。 一个就是人口中的个体数量，即人口规模-N。另一个是人口密度，即每个区域或栖息地的个体数量。
规模和密度在描述人口的当前状况以及潜在地预测未来人口的变化方面都非常重要：
- 较大的种群可能比较小的种群更稳定，因为它们可能具有更高的基因多样性，因此通过自然选择具有更大的适应环境变化的潜力。
- 与高密度种群中的个体相比，低密度种群中的成员（生物分布很少）可能很难找到与之繁殖的伴侣。
测量人口规模
为了测量一个人口的规模，我们不能数出所有生物的数量吗？ 理想情况下，可以！但是在现实生活中，这是不可能的。例如，你会想要尝试数出草坪中有多少根草吗？ 或者说，例如，逐条数出安大略湖中的鲑鱼数量，而这个湖的体积为393立方英里？start superscript, 1, end superscript逐条数出人口中所有生物要花费的时间和金钱太多，或者说根本不可能。
由于这些原因，科学家通常通过从人口中抽取一个或多个样本并使用这些样本对人口整体进行推断来估计人口的大小。可以使用多种方法对种群进行抽样以确定其大小和密度。 在这里，我们将介绍两个最重要的方法：样方法和 标记再捕法的方法。
样方法
对于诸如植物之类的固定生物，或者对于非常小的且移动缓慢的生物，可以使用称为样方法的方法来确定种群的大小和密度。每个样方都在栖息地内标记出一个大小相同的区域（通常是正方形区域）。 可以通过用木棍和细绳对某个区域进行取样或使用放置在地面上的木头，塑料或金属方块来制作样方，如下图所示。
建好样方后，研究人员计算每个边界内的个体数量。 在整个方境中的几个随机位置执行多次样方采样，以确保记录的数字代表整个栖息地。最后，这些数据可用于估计整个栖息地内的人口规模和人口密度。
标记再捕法
对于四处移动的生物（例如哺乳动物，鸟类或鱼类），通常使用一种称为标记再捕法的技术来确定种群数量。 这种方法涉及捕获动物样本并以某种方式标记它们，例如，使用标签，带子，油漆或其他身体标记，如下所示。 然后，被标记的动物被放回到环境中，并与其他种群混合。
后来，一个新样本被收集到。 这个新样本将包括一些被标记的（再捕）和一些未标记的。 利用标记者与未标记者的比率，科学家可以估算出总人口中有多少个人。
示例：使用标记再捕法
假设我们要查找鹿群的人口规模。 假设我们捕获了80头鹿，将它们标记了后放回森林中。经过一段时间（允许标记的鹿与其他种群完全融合）后，我们又捕获另外100头鹿。 在这些鹿中，我们发现已经标记了20个。
如果每100头鹿中有20头被标记，这表明标记的鹿（我们知道是80头）占人口的20％。使用此信息，我们可以公式化以下关系：
start fraction, start text, 第, 一, 次, 被, 捕, 获, 的, 个, 体, 中, 已, 被, 标, 记, 的, 数, 量, space, end text, left parenthesis, M, right parenthesis, divided by, start text, 总, 人, 口, end text, left parenthesis, N, right parenthesis, end fractionequalsstart fraction, start text, 第, 二, 次, 被, 捕, 获, 的, 个, 体, 中, 已, 被, 标, 记, 的, 数, 量, end text, left parenthesis, x, right parenthesis, divided by, start text, 第, 二, 次, 捕, 获, 的, 总, 数, 量, space, end text, left parenthesis, n, right parenthesis, end fraction
start fraction, M, divided by, N, end fraction equals start fraction, x, divided by, n, end fraction
接下来，我们重新排列表达式：
N equals start fraction, n, M, divided by, x, end fraction
最后，我们将值代入鹿的例子：
N equals start fraction, left parenthesis, 100, start text, 第, 二, 次, 捕, 获, 的, 总, 数, 量, end text, right parenthesis, left parenthesis, 80, start text, space, 第, 一, 次, 标, 记, 的, 数, 量, end text, right parenthesis, divided by, left parenthesis, 20, start text, space, 第, 二, 次, 捕, 获, 中, 已, 被, 标, 记, 的, 数, 量, end text, right parenthesis, end fraction equals 400, start text, 头, 鹿, end text
这种方法并不总是完美的。 一些来自第一次捕获的动物可能会学会避免在第二轮被捕获，从而增大了种群的预估大小。 或者，同样的几只动物可能更容易被捕获（特别是如果提供食物奖励的话），导致种群数量被低估。 同样，某些物种可能会受到标记技术的伤害，从而降低其生存率。 该方法还假设动物在研究期间不会死亡，出生，离开或进入种群。
确定种群规模的替代方法包括对带有无线电发射器标签的动物进行电子跟踪，以及使用来自商业捕鱼和诱捕活动的数据。
物种分布
通常，除了了解某个区域中个体的数量和密度之外，生态学家还希望了解其分布。 物种分散模式（或称分布模式）是指种群中的个体在给定时间内如何在空间中分布。
组成种群的单个生物可以或多或少地均匀分布，无规律地随机分散或成群聚集。 这些分别称为均匀，随机和成团的分布模式。
- 均匀分布 在均匀分布中，总体中的个体或多或少地均匀分布。 均匀分布的一个例子来自分泌毒素以抑制附近个体生长的植物，这种现象称为相克作用。 我们还可以发现动物物种中的个体分散分布并捍卫领土的。
- 随机分布。在随机分布中，个体随机分布，没有可预测的模式。随机分布的一个例子是蒲公英和其他具有风散种子的植物。 只要环境足够有利的情况下，例如充分的土壤，水，养分和光照，种子就可以广泛传播并在发芽的地方落下。
- 成团分布。在成团分布中，个体会聚成群体。在直接将种子撒向地面的植物，如橡树，或群居动物，如鱼群或象群中，可以看到成团分布的现象。成团分布也会在斑片状的栖息地中发生，只有一些地区适合居住。
从这些示例中可以看到，与简单的密度测量相比，个体在人群中的分布提供了有关他们如何相互影响以及如何与环境相互作用的更多信息。
总结
在生态学中，一个生物群落由特定地区特定物种的所有个体组成。 对于人口的统计研究及其随时间而变化的情况称为人口统计。
人口的两个重要衡量标准是人口规模，即个体数量，和人口密度，其单位面积或体积中的个体数量。 生态学家常常使用样方和标记再捕法来估计种群的大小和密度。
人口也可以根据组成人口的个体的分布或分散来描述。个体可以以均匀，随机或成团模式分布。均匀表示种群均匀分布，随机表示种群随机分布，成团表示种群分布成团。